网络编程 聊天室—python课设作业（3/16）_python 网络编程作业

一、简单原理示例

简单说明

        Python网络编程涉及到使用Python语言进行网络通信，这通常包括创建服务器和客户端应用程序，以及处理各种网络协议，如TCP/IP、UDP和HTTP等。Python内置了socket模块，这个模块提供了底层的网络通信接口，使得开发者可以创建网络应用。

服务器端代码：

import socket  
  
# 创建TCP/IP套接字  
# socket.AF_INET:IPv4
# sc.SOCK_STREAM:TCP
server_socket = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)  
  
# 获取本地主机名  
host = socket.gethostname()  
  
port = 12345  
  
# 绑定端口  
server_socket.bind((host, port))  
  
# 设置最大连接数，超过后排队  
server_socket.listen(5)  
  
print(f'服务器已启动，监听端口 {port}...')  
  
while True:  
    # 建立客户端连接  
    client_socket, client_address = server_socket.accept()  
    print(f'客户端 {client_address} 已连接')  
  
    # 接收来自客户端的数据  
    data = client_socket.recv(1024)  
    print(f'收到来自 {client_address} 的数据: {data.decode()}')  
  
    # 发送响应给客户端  
    response = '已收到消息，谢谢！\r\n'  
    client_socket.sendall(response.encode())  
  
    # 关闭连接  
    client_socket.close()

客户端代码

import socket  
  
# 创建TCP/IP套接字  
client_socket = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)  
  
# 服务器地址和端口  
server_host = 'localhost'  
server_port = 12345  
  
# 连接到服务器  
client_socket.connect((server_host, server_port))  
  
# 发送数据给服务器  
message = '你好，服务器！\r\n'  
client_socket.sendall(message.encode())  
  
# 接收服务器的响应  
data = client_socket.recv(1024)  
print(f'收到来自服务器的响应: {data.decode()}')  
  
# 关闭连接  
client_socket.close()

二、多线程服务端（代码更新日期2024/3/15）

import socket as sc
import threading
 
# 服务器
def msg():
    print("在线用户：")
    for i in client_list:
        print(i)
 
        # 客户端
 
def dayin(stri):
    for i in client_list:
        stri+=(str(i)+'\n')
    return stri
 
# 封装在线用户
def zai(new_client):
    str = "当前在线用户：\n"
    dnagqian = dayin(str)
    str_data = dnagqian.encode("gbk")
    new_client.send(str_data)
# 创建tcp服务端套接字
# socket.AF_INET:IPv4
# sc.SOCK_STREAM:TCP
client_list=[]
# 建立线程处理监听内容
def heard(new_client,ip_port):
 
    while True:
        # 接受数据
        str = new_client.recv(1024)
        if str:
            print(f"客户端：{ip_port}")
            recvmsg=str.decode("gbk")
            print(f'消息为：{recvmsg}')
            # 发送数据到客户端
            str = "数据处理ing\n"
            str_data = str.encode("gbk")
            new_client.send(str_data)
            if recvmsg=="看":
                zai(new_client)
 
        else:
            print(f'用户{ip_port}下线了！')
            client_list.remove(ip_port)
            msg()
            break;
    new_client.close()
service=sc.socket(sc.AF_INET,sc.SOCK_STREAM)
service.setsockopt(sc.SOL_SOCKET,sc.SO_REUSEADDR,True)
# 绑定端口号
service.bind(("",8888))
 
# 设置监听
# 设置最大的等待接听数 设置最大连接数，超过后排队
service.listen(128)
# 等待接收客户端链接请求
while True:
    new_client,ip_port=service.accept()
    client_list.append(ip_port)
    sub = threading.Thread(target=heard,args=(new_client,ip_port))
    sub.setDaemon(True)
    sub.start()
    msg()
# 关闭套接字
service.close()

原理图解

流程图如下：

服务器端代码解读

• 创建套接字socket（）

        选定网络协议

# socket.AF_INET:IPv4
# sc.SOCK_STREAM:TCP

• 绑定服务器地址，端口号

service.bind(("",8888))

ip地址不填默认找到本机IP，绑定端口号

•  进行接听：

service.listen(128)
new_client,ip_port=service.accept()

在Python的socket编程中，service.accept()是一个用于服务器端接受客户端连接的方法。这个方法会阻塞当前线程，直到有一个客户端连接到服务器。当有一个客户端连接时，它返回一个包含两个元素的元组：

1. 一个新的socket对象，代表与客户端的连接（通常命名为new_client）。
2. 一个包含客户端IP地址和端口的元组（通常命名为ip_port）。

•  使用send（），recv（）处理信息

        注意在传输过程使用的是二进制流要通过按照一定规则编码

优化服务端

端口复用：

        端口复用是一种技术，允许一个或多个程序同时监听同一个端口。在常规情况下，当一个服务器应用程序正在使用某个端口时，其他应用程序是无法使用该端口的，除非该端口被释放。然而，通过端口复用技术，多个应用程序可以同时监听同一个端口，从而提高系统的灵活性和效率。

        端口复用的实现主要依赖于操作系统的支持。在Python的socket编程中，通过设置套接字选项来启用端口复用属性。具体来说，通过调用setsockopt函数并设置SO_REUSEADDR（在某些操作系统上可能是SO_REUSEPORT）选项为真，可以启用端口复用功能。这样，即使一个应用程序已经占用了某个端口，其他应用程序也可以继续监听该端口。

        端口复用的作用主要体现在服务器编程中。当服务器需要重启时，经常会遇到端口尚未完全关闭的情况。如果不设置端口复用，服务器可能无法完成绑定，因为端口还处于被别的套接口绑定的状态。通过启用端口复用，服务器可以在重启时立即重新绑定到相同的端口，从而避免了潜在的冲突和延迟。

        需要注意的是，虽然端口复用可以提高系统的灵活性和效率，但也存在一些潜在的安全风险。例如，恶意程序可能利用端口复用技术来隐藏其活动或进行非法操作。因此，在使用端口复用技术时，需要谨慎考虑安全性问题，并采取适当的安全措施来保护系统的安全。

        总之，端口复用是一种重要的技术，可以提高系统的灵活性和效率。通过正确设置套接字选项并谨慎考虑安全性问题，可以充分利用端口复用的优势，为应用程序提供更好的通信和交互体验。

建立线程

        建立线程是为了让多个客户端并发执行交互，线程保证客户端服务独立

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 项目拓展：

        可以实现网络多人聊天室的小作业，只要建立线程使用列表管理就可实现多人群聊与私聊功能。希望真心想学的同学自己拓展。加油少年！

多线程客户端：

import binascii as bb
import socket as sc
import threading
# 建立客户socket对象
 
# socket.AF_INET:IPv4
# sc.SOCK_STREAM:TCP
 
def creat():
    client=sc.socket(sc.AF_INET,sc.SOCK_STREAM)
    client.setsockopt(sc.SOL_SOCKET, sc.SO_REUSEADDR, True)
    # 与服务器端套接字链接
    client.connect(("192.168.17.1",8888))
    while True:
        # 发送数据到服务端
        str=input("输入发送消息内容：")
        str_data=str.encode("gbk")
        client.send(str_data)
 
        if str=="关闭":
            break
        # 接收服务端数据
        # 接收最多字节数
        str=client.recv(1024)
        str_data=str.decode("gbk")
        print(str_data)
 
        # 关闭套接字
    client.close()
 
if __name__ == '__main__':
    sub = threading.Thread(target=creat)
    sub.start()